首先看一下概念：
- 502：作为网关或者代理工作的服务器尝试执行请求时，从上游服务器接收到无效的响应。
- 503：由于临时的服务器维护或者过载，服务器当前无法处理请求。这个状况是临时的，并且将在一段时间以后恢复。如果能够预计延迟时间，那么响应中可以包含一个 Retry-After 头用以标明这个延迟时间。如果没有给出这个 Retry-After 信息，那么客户端应当以处理500响应的方式处理它。 注意：503状态码的存在并不意味着服务器在过载的时候必须使用它。某些服务器只不过是希望拒绝客户端的连接。
- 504：作为网关或者代理工作的服务器尝试执行请求时，未能及时从上游服务器（URI标识出的服务器，例如HTTP、FTP、LDAP）或者辅助服务器（例如DNS）收到响应。 注意：某些代理服务器在DNS查询超时时会返回400或者500错误。
通俗的来说，nginx作为一个代理服务器，将请求转发到其他服务器或者php-cgi来处理，当nginx收到了无法理解的响应时，就返回502。当nginx超过自己配置的超时时间还没有收到请求时，就返回504错误。
502
上面说到nginx收到了无法理解的响应，什么是无法理解的响应呢？
- nginx无法与php-fpm进行连接。
- nginx在连接php-fpm一段时间后发现与php-fpm的连接被断开。
那么什么时候会出现上面的情况呢？
- php-fpm没有启动,nginx无法将请求交给php-fpm
- php-fpm运行脚本超时，php-fpm终止了脚本的执行和执行脚本的Worker进程，nginx发现自己与php-fpm的连接断开。
我们逐一实验上述的情况：
php-fpm没有启动
我们关闭php-fpm。
[root@localhost ~]# service php-fpm stop
Stopping php-fpm: [ OK ]
刷新页面，发现返回502错误：
image
nginx的error_log：
2016/11/06 11:03:01 [error] 3860#0: *37 connect() failed (111: Connection refused) while connecting to upstream, client: 127.0.0.1, server: _, request: "GET /www/muke/index.php HTTP/1.1", upstream: "fastcgi://127.0.0.1:9000", host: "127.0.0.1"
php-fpm请求超时
我们首先将php-fpm.conf中的 max_terminate_request 改成5s：
request_terminate_timeout = 5
在php脚本中添加如下语句：
sleep(20);
刷新页面，发现返回502错误：
image
查看php-fpm的error_log，有如下日志：
[06-Nov-2016 12:26:07] WARNING: [pool www] child 6669, script '/usr/share/nginx/html/www/muke/index.php' (request: "GET /www/muke/index.php") execution timed out (5.482902 sec), terminating
[06-Nov-2016 12:26:07] WARNING: [pool www] child 6669 exited on signal 15 (SIGTERM) after 647.401329 seconds from start
[06-Nov-2016 12:26:07] NOTICE: [pool www] child 6774 started
查看nginx的error_log，有如下日志：
2016/11/06 12:26:07 [error] 6228#0: *46 recv() failed (104: Connection reset by peer) while reading response header from upstream, client: 127.0.0.1, server: _, request: "GET /www/muke/index.php HTTP/1.1", upstream: "fastcgi://127.0.0.1:9000", host: "127.0.0.1"
php-fpm max_children
另外，关于网上说的适当增加max_children参数可能会解决502的问题，我没有实验出来，但是说一下我的实验过程：
关于502与max_children之间的关系，有这样的说法：
max_children最大子进程数，在高并发请求下，达到php-fpm最大响应数，后续的请求就会出现502错误的。
首先我很怀疑这样的说法，因为假设php-fpm的max_children设置为10，即有10个worker子进程。那么假设此时同时有10个并发请求都在占用worker进程进行处理，那么这时第11个请求到来时，就直接拒绝这个请求，连一个等待队列都没有吗？
为了证实我的想法，首先修改max_children的选项如下：
pm.max_children = 1
具体修改过程conf里有详细的说明，pm的值在这里需要为static。
重启php-fpm，查看worker子进程的数量：
[root@localhost ~]# ps aux | grep php-fpm
root 7596 0.0 0.1 245812 3808 ? Ss 14:10 0:00 php-fpm: master process (/etc/php-fpm.conf)
apache 7597 0.0 0.3 245844 6120 ? S 14:10 0:00 php-fpm: pool www
确实变为了一个。
为了增加实验效果，在php文件中增加：
sleep(20);
此时同时打开三个页面，同时发3个请求。如果按照上面的说法，只有一个请求被worker进程处理，其余2个请求因为没有多余的worker处理而被拒绝，返回502。但是实验的结果并不是如此，三个页面最终都返回了http code 200。说明是有一个等待队列存在的。那么这个等待队列是什么呢？
在网上搜寻了一段时间，发现有如下的想法：
当backlog队列满了，会出现502错误
什么是backlog队列呢？
首先我们使用ss命令，观察当前活跃的套接字：
[root@localhost ~]# ss -ln
State Recv-Q Send-Q Local Address:Port Peer Address:Port
LISTEN 0 128 127.0.0.1:6942 *:*
LISTEN 0 128 *:56517 *:*
LISTEN 0 128 127.0.0.1:9000 *:*
LISTEN 0 50 *:3306 *:*
LISTEN 0 128 127.0.0.1:63342 *:*
LISTEN 0 128 :::111 :::*
LISTEN 0 128 *:111 *:*
LISTEN 0 128 *:80 *:*
LISTEN 0 128 :::60816 :::*
LISTEN 0 128 :::22 :::*
LISTEN 0 128 *:22 *:*
LISTEN 0 128 127.0.0.1:631 *:*
LISTEN 0 128 ::1:631 :::*
LISTEN 0 100 ::1:25 :::*
LISTEN 0 100 127.0.0.1:25 *:*
我们观察127.0.0.1:9000这一行：
LISTEN 0 128 127.0.0.1:9000 *:*
关注Recv-Q和Send-Q这两个字段。啥意思呢？我也不懂。参考TCP queue 的一些问题的说法：
LISTEN 状态: Recv-Q 表示的当前等待服务端调用 accept 完成三次握手的 listen backlog 数值，也就是说，当客户端通过 connect() 去连接正在 listen() 的服务端时，这些连接会一直处于这个 queue 里面直到被服务端 accept()；Send-Q 表示的则是最大的 listen backlog 数值，这就就是上面提到的 min(backlog, somaxconn) 的值。
其余状态: 非 LISTEN 状态之前理解的没有问题。Recv-Q 表示 receive queue 中的 bytes 数量；Send-Q 表示 send queue 中的 bytes 数值。
其余的细节查看刚才贴出的参考链接。
于是，将php-fpm的conf中的listen.backlog修改为1：
; Set listen(2) backlog. A value of '-1' means unlimited.
; Default Value: -1
listen.backlog = 1
重启php-fpm，查看修改结果：
[root@localhost ~]# ss -ln | grep 9000
LISTEN 0 1 127.0.0.1:9000 *:*
修改成功。php-fpm目前的backlog为1，即php-fpm的等待队列里只能有一个请求在等待worker进程进行处理。
同时发三个请求，查看结果：
结果为：三个请求又最终成功返回http code 200。与我猜想的不符和啊，不是backlog为1吗？
最后发现下面一段话：
当 queue 满了之后，服务器并不会按照理论所述，不再对 SYN 进行应答，返回 ETIMEDOUT。根据这篇文档的描述，实际情况并非如此，服务器会随机的忽略收到的 SYN，建立起来的连接数可以无限的增加，只不过客户端会遇到延时以及超时的情况。
再实验一次，同时运行ss -ln：
[root@localhost ~]# ss -ln | grep 9000
LISTEN 2 1 127.0.0.1:9000 *:*
过一段时间后：
[root@localhost ~]# ss -ln | grep 9000
LISTEN 1 1 127.0.0.1:9000 *:*
发现Recv-Q字段的值为2，过一段时间变为1，说明php-fpm并没有拒绝后两次请求。
那么最终的结论是：适当增加max_children还是有用的，这样的话php-fpm能同时处理的请求增加，客户端的延迟等待时间也会相应的减小。
fastcgi_buffer系列
还有种说法是当nginx的fastcgi的buffer设置过小时，也会有502。
fastcgi_buffer_size 1k;
fastcgi_buffers 2 1k;
fastcgi_busy_buffers_size 1k;
这个自己也没有实验出来，自己理解的是如果buffer开启过小的话，work进程需要将response body中在buffer放不下的部分放到磁盘上，降低了效率，work进程的响应时间会变慢，效率降低。假如此时有高并发的请求，可能会出现502错误。
504
504即nginx超过了自己设置的超时时间，不等待php-fpm的返回结果，直接给客户端返回504错误。但是此时php-fpm依然还在处理请求（在没有超出自己的超时时间的情况下）。
这里有三个相关的配置：
fastcgi_connect_timeout 300;
# 指定连接到后端FastCGI的超时时间。
fastcgi_send_timeout 300;
# 向FastCGI传送请求的超时时间，这个值是指已经完成两次握手后向FastCGI传送请求的超时时间。
fastcgi_read_timeout 300;
# 接收FastCGI应答的超时时间，这个值是指已经完成两次握手后接收FastCGI应答的超时时间。
这里我们将fastcgi_read_timeout设置为1s，后端还是延迟20s，观测效果：
nginx返回504错误。